In this paper, a novel hybrid FEM and Peridynamic modeling approach proposed in Ni et al. (2020) is used to predict the dynamic solution of hydro-mechanical coupled problems. A modified staggered solution algorithm is adopted to solve the coupled system. A one-dimensional dynamic consolidation problem is solved first to validate the hybrid modeling approach, and both -convergence and -convergence studies are carried out to determine appropriate discretization parameters for the hybrid model. Thereafter, dynamic fracturing in a rectangular dry/fully saturated structure with a central initial crack is simulated both under mechanical loading and fluid-driven conditions. In the mechanical loading fracture case, fixed surface pressure is applied on the upper and lower surfaces of the initial crack near the central position to force its opening. In the fluid-driven fracture case, the fluid injection is operated at the centre of the initial crack with a fixed rate. Under the action of the applied external force and fluid injection, forerunning fracture behavior is observed both in the dry and saturated conditions.


翻译:本文采用Ni等(2020)提出的新型混合有限元与近场动力学建模方法,预测水力-力学耦合问题的动态解。采用改进的 staggered 求解算法求解耦合系统。首先求解一维动力固结问题以验证混合建模方法,并通过δ-收敛和h-收敛研究确定混合模型的合适离散参数。随后,模拟了具有中心初始裂缝的矩形干燥/完全饱和结构在力学加载和流体驱动条件下的动态断裂过程。在力学加载断裂工况中,对初始裂缝靠近中心位置的上、下表面施加固定表面压力以迫使裂缝张开;在流体驱动断裂工况中,以固定速率在初始裂缝中心进行流体注入。在外加荷载与流体注入共同作用下,干燥和饱和条件下均观察到前驱断裂行为。

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